Силовой шелковый путь: ЛЭП, побившая все рекорды
Каждая страна в меру своих потребностей и возможностей стремится достичь успеха в области энергетики, и далеко не последнюю роль в этом играет работа над способами передачи энергии. Решение подобных задач порой выливается в уникальные истории. «Моя энергия» расскажет одну из таких — про китайскую ЛЭП, побившую сразу несколько рекордов. Более трехсот метров над землей, более трех километров протяженности, более миллиона вольт — этот объект приковал внимание всего мира.
ЛЭП-рекордсменка
Китай по-прежнему остается центральной фигурой по количеству и реализации масштабных проектов. Воплощение подобных идей — дело небыстрое. Например, с момента начала проектирования ЛЭП в провинции Чжэцзян прошло более десяти лет. В силу того, что заводы просто не были в состоянии выпускать необходимые для гиганта комплектующие, Поднебесная нанимала подрядчиков, причем очень крупных и именитых. Среди них немецкая Siemens (первый ветрогенератор сверхвысокой мощности с винтом размером чуть менее двухсот метров) и шведская ABB (автоматизированная фабрика будущего). По мере строительства опор монтажники продвигались все выше и выше.
Поражает многое: мысль о том, что два удаленных берега соединены между собой с использованием лишь двух опор, их длина, мощность, выдержка высотников, ежедневно забирающихся по линиям, сама идея и ее успешная реализация. Строительство велось с января 2016 по декабрь 2018 года. Линия связывает архипелаг Чжоушань с материком, включает в себя уникальный переход над морем между островами Цзиньтан и Цэцзы.
Характеристики этой линии электропередач бьют одновременно несколько рекордов: по протяженности, мощности, напряжению и — до недавнего времени — по высоте. Растянувшись на 3324 километра, линия с основными опорами высотой 380 метров (новые ЛЭП, построенные в Китае в 2022 году, выше на пять метров, но в остальном уступают), обеспечивает передачу 12 ГВт энергии с напряжением один миллион сто тысяч вольт. Этого хватит, чтобы обеспечить питанием 50 миллионов домов.
И еще одно невероятное достижение проектировщиков и инженеров — на этой ЛЭП отсутствуют промежуточные опоры между двумя основными. Также заявлено, что трансформаторы подстанций являются передвижными. Уточним, масса одного такого составляет 800 тонн.
Примечательно, что линия несколько повторяет знаменитый Шелковый Путь. Именно поэтому участники процесса разработки и строительства называют ее «Силовым шелковым путем». Довольно легко провести аналогию, оценив производительность. Для этого достаточно представить, что на этапе «входа» в линию, где происходит преобразование переменного тока в постоянный, загружают 25 тысяч угольных составов и отправляют их по пути следования на впередистоящую подстанцию. В нашей аналогии с углем ее роль исполняла бы ТЭС. Однако в данном случае это очередная подстанция, где происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Именно в таком эквиваленте ЛЭП-рекордсменка способна передавать энергию.
Несмотря на огромную протяженность линии больших потерь в ходе передачи нет. Это достигается за счет расщепленной фазы. Каждый полюс ЛЭП имеет 8 проводов. Очень важно соблюсти правильное расстояние между проводами и центром, разместив их равноудаленно. Так достигается повышение пропускной способности и снижение напряженности поля у поверхности провода. Благодаря этому значительно уменьшаются потери на т.н. «корону» (фиолетовое свечение вокруг провода), на которую как раз и расходуется огромная часть энергии.
Также важно отметить сам факт использования линии именно постоянного тока, в отличие от привычных нам переменных. Дело в том, что у первой как явление отсутствует реактивное сопротивление. Именно из-за него при использовании кабелей на длинных дистанциях наблюдаются крупные потери.
Подключат всех
Данная линия является лишь частью масштабного проекта по электрификации страны. Ее строительство выполнялось в рамках создания линий электропередач электроэнергии сверхвысокого напряжения между округами Нимбо и Чшоушань. В 2022 году начали работу еще две ЛЭП из этого проекта.
Китай все активнее берется за по-настоящему масштабные проекты. Это связано с тем, что энергоресурсы там распределены очень неравномерно по большой территории. Их основная часть находится на западе и северо-западе, в то время как большинство центров нагрузки — на востоке. В таких условиях организовать бесперебойную подачу электричества — задача не из простых.
Вопрос надежности здесь не единственный: при передаче на большие расстояния теряется огромная часть энергии. Тем более актуально подключение удаленных областей к возобновляемым источникам энергии. Использование подобных безуглеродных решений позволит Китаю убить сразу двух зайцев. Во-первых, уйти от загрязнения окружающей среды (ТЭС), увеличив оборот «зеленой» энергии. Во-вторых, сократить простой альтернативных генераторных станций. Сверхвысоковольтные линии способны привлечь инвестиции в размере 30 млрд долларов, а также позволят создать около 100 тысяч рабочих мест. Все это даст китайской экономике ощутимый рост, особенно в постковидный период.
Влияние на экологию
В конце 2021 года китайские ученые заявили, что ЛЭП могут оказывать влияние на плотность заряженных космических частиц в ионосфере и даже на магнитное поле Земли. Такой вывод сделали, изучив спутниковые данные. В отчете отмечается, что пока проблема не изучена досконально, но последствия могут быть серьезными — вплоть до изменения климата.
О влиянии высоковольтных линий говорили и раньше, но в основном о том, какое воздействие на здоровье человека оказывают электромагнитные поля. Тогда были выработаны санитарные нормы, и проблема отошла на второй план. Однако шагнувший далеко вперед Китай избрал свой путь.
В стране колоссальные расстояния от источников генерации до потребителей, поэтому для снижения потерь строятся сети распределения с напряжением более 1100 кВ. Протяженность линий в тысячи километров и высочайшее напряжение создают в Китае электромагнитные поля планетарного масштаба, утверждают ученые.
В отчете исследователей отмечено, что из-за взаимодействия с ионосферой полей высоковольтных линий электропередач происходит стекание заряженных космических частиц на Землю. По расчетам, они попадают в Тихий океан.
Судя по всему, прогресс Китая в энергетике не планирует замедляться, поэтому необходимо тщательное изучение возможного влияния на климат планеты, резюмируют ученые.
Несмотря на то, что влияние ЛЭП на «здоровье» планеты еще предстоит изучить, для Китая подобные проекты имеют и иные смыслы. Для руководства страны это и способ заявить о достижениях. Это касается уникальных разработок подобного масштаба. Но их реализация, которым предшествуют десятилетия исследований, двигает общий технический уровень развития человечества вперед.